冰区航行中船舶结构冰载荷的现场测量与反演方法研究进展.docx

冰区航行中船舶结构冰载荷的现场测量与反演方法研究进展
随着北极航运的不断发展，特别是在冬季使用冰区航行的船舶数量不断增加，对于船舶结构在冰下运行中承受的冰载荷的测量和反演方法的研究变得越来越重要。
本文旨在就冰区航行中船舶结构冰载荷的现场测量与反演方法进行简单介绍和分析。
一、冰区航行中船舶结构冰载荷的现场测量方法
（1）物理模型试验法
物理模型试验法是一种实验方法，其主要的目的是通过对小尺寸模型的试验和分析，推出充分模拟的物理过程和数值测量方法。通过这种方法，研究人员可以在实验室内复制船舶在不同冰情下的运行，以便进行深入的实验研究和分析。该方法具有简单、可重复，容易控制实验环境，测试数据准确等优点。
（2）现场实测法
现场实测法是直接对船舶进行测量和观察，以获得船舶结构和冰载荷的数据。在现场实测中，主要采用位移和应变测试方法，如振弦测量、应力应变测试等。位移和应变测量主要通过将传感器附加到船舶结构上进行获取，而且可靠，测量数据精度高，但同时有限制条件。
（3）感受器测量法
感受器测量法通过安装传感器测量船舶结构上的冰载荷，主要是堆积式感受器和压力传感器。堆积式感受器主要是将多个杆形传感器按一定距离在船舶结构上安装，同时通过软件分析得到相应的冰载荷。对于压力传感器，常使用的是应力计和荷重传感器等。通过传感器获得的数据不需要离线处理，数据实时性高。
二、冰区航行中船舶结构冰载荷的反演方法
（1）解析法
解析法是理论推导反演冰载荷的一种方法。例如在具有简单形状的船舶上，可以使用理论公式计算对称冰艘或水下溜冰的载荷。采用解析法的优点是精度高，数据可靠，容易计算。
（2）数值模拟法
数值模拟法是使用计算机等工具对船舶结构和冰载荷进行建模和分析，直接计算冰载荷的一种方法。常见的有有限元方法和离散元方法。数值模拟法能够全面考虑船体几何结构、影响冰载荷的各种参数和船运动状态等因素。
（3）统计学方法
统计学方法试图利用历史记录的数据和已知的冰情条件，建立一个统计推论模型，来反演未知的冰载荷。例如基于神经网络的预测模型。
综上所述，冰区航行中船舶结构冰载荷的现场测量与反演方法是重要的研究方向。在这个领域可以使用多种技术来进行数据的采集和分析。冰区航行中船舶结构冰载荷的准确反演对于有效地保护船舶结构，确保船舶在极端海况下的安全，以及提高北极航运的安全性和可靠性都具有非常重要和必要的作用。